KR102306571B1 - 복합 물질 및 이를 포함하는 성형된 물품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 경량이면서도 우수한 굴곡 탄성율 및 내충격성을 가진 복합 물질을 제공하며, 이 복합 물질은 특히 저온에서 우수한 내충격성을 가진다.

Description

복합 물질 및 이를 포함하는 성형된 물품{COMPOSITE MATERIAL AND MOLDED GOODS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 복합 물질 및 이를 포함하는 성형된 물품에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 우수한 강성률(굴곡 탄성율) 및 내충격성을 가지면서도 경량(저밀도)인 복합 물질을 제공하는 것이며, 이 복합 물질은 특히 저온(예, -15℃)에서 우수한 내충격성을 가진다.
본 발명의 일 측면은 매트릭스 수지, 및 이 매트릭스 수지에 분산된 유리 섬유 및 유리 버블을 포함하는 복합 물질에 관한 것이며, 여기서, 유리 섬유 중 적어도 70%는 섬유 길이가 1.0 mm 이상이며, 유리 버블의 중앙 직경은 10 μm 이상 내지 40 μm 이하이다.
이러한 종류의 복합 물질을 사용하면, 저밀도와, 굴곡 탄성율 및 내충격성과 같은 우수한 기계적 특성 둘 모두를 달성할 수 있으며, 저온(예, -15℃)에서 우수한 내충격성을 수득할 수 있다.
일 구현예에서, 유리 섬유의 함량(본원에서 CF로 표시됨)에 대한 유리 버블의 함량(본원에서 CB로 표시됨)의 질량비 CB/CF는 0.1 이상 내지 10 이하일 수 있다. 저온에서 훨씬 더 양호한 내충격성을 가진 복합 물질은, 상기 언급된 특정한 유리 섬유 및 유리 버블을 이러한 질량비로 함유함으로써 수득된다.
부가적으로, 일 구현예에서 유리 섬유의 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로 1 질량% 이상 내지 40 질량% 이하일 수 있다. 또한, 일 구현예에서 유리 버블의 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로 1 질량% 이상 내지 30 질량% 이하일 수 있다. 중량 절약 및 기계적 특성의 훨씬 더 큰 향상은 이들 복합 물질을 사용하여 실현된다.
또한, 일 구현예에서 유리 버블의 90%-부피 잔류 압축 강도는 50 Mpa 이상일 수 있다. 이러한 종류의 유리 버블은 중량 절약 및 기계적 강도 둘 모두의 향상을 보다 명확하게 실현시킬 수 있다.
부가적으로, 일 구현예에서 유리 버블의 참밀도는 0.3 g/㎤ 이상이며 0.9 g/㎤ 미만일 수 있다. 이러한 유리 버블은 복합 물질에서 훨씬 더 큰 중량 절약을 달성할 수 있다.
또한, 일 구현예에서 복합 물질은 수지 펠렛을 용융-니딩함으로써 수득될 수 있으며, 여기서, 유리 섬유의 섬유 다발은 베이스 수지로 함침되며, 수지 물질은 유리 버블을 함유하고 있다. 이러한 용융-니딩은 유리 섬유를 복합 물질 내로 분산시킬 수 있으며, 이의 섬유 길이는 유지된다. 따라서, 이러한 방식으로 수득되는 복합 물질은 훨씬 더 우수한 기계적 특성(특히, 저온에서의 내충격성)을 수득한다.
또한, 일 구현예에서, 복합 물질은 또한, 수지 펠렛 및 수지 물질의 용융-니딩된 물질을 사출 성형함으로써 제조될 수 있다. 이러한 사출 성형은, 섬유 길이가 긴 다량의 유리 섬유가 복합 물질에 분산되는 상태로, 복합 물질을 쉽게 성형할 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 수득되는 복합 물질은 원하는 모양으로 성형될 수 있으며, 훨씬 더 우수한 기계적 특성(특히, 저온에서의 내충격성)을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 복합 물질을 함유하는 성형된 물품에 관한 것이다. 본 발명과 관련된 성형된 물품은 복합 물질의 사용에 의해 중량 절약을 제공하며, 우수한 기계적 특성을 가진다. 부가적으로, 성형된 물품은 저온에서 우수한 내충격성을 가진 복합 물질을 사용하기 때문에, 이 물품은 자동차 부품에서와 같이 저온 환경에서 사용될 것으로 추정되는 적용에 적절하게 사용될 수 있다.
이에, 본 발명은, 경량(저밀도)이면서도 우수한 굴곡 탄성율 및 내충격성(특히, 저온에서의 내충격성)을 가진 성형된 물품으로 성형될 수 있는 복합 물질을 제공한다.
본 발명의 일 구현예의 복합 물질은 매트릭스 수지, 및 이 매트릭스 수지에 분산된 유리 섬유 및 유리 버블을 포함한다. 부가적으로, 이 복합 물질에서, 유리 섬유 중 적어도 70%는 섬유 길이가 1.0 mm 이상이며, 유리 버블의 중앙 직경은 10 μm 이상 내지 40 μm 이하이다.
이들 종류의 특정한 유리 섬유 및 유리 버블은 매트릭스 수지에 분산되기 때문에, 이 구현예의 복합 물질은 경량이면서도 우수한 기계적 특성(예, 굽힘 강도, 굴곡 탄성율, 인장 강도 및 내충격성)을 가진다. 특히, 이 구현예의 복합 물질은 저온(예, -15℃)에서 우수한 내충격성을 가지며, 자동차 부품에서와 같이 저온 환경에서 사용될 것으로 추정되는 적용에 적절하게 사용될 수 있다.
복합 물질에서는, 복합 물질의 제조 시, 니딩과 같은 작업을 수행함으로써 유리 섬유 및 유리 버블을 매트릭스 수지 내로 분산시키는 것이 보편적이지만, 종래의 방법을 사용하는 경우, 유리 섬유는 니딩 동안 파손되며, 따라서, 섬유 길이가 니딩 전보다 확연하게 짧아진다. 대조적으로, 이러한 구현예에서, 복합 물질은 하기 기술된 특정한 용융-니딩에 의해 제조되며, 따라서, 유리 섬유 중 적어도 70%의 섬유 길이는 1.0 mm 이상이다.
또한, 종래의 방법에 의해, 니딩 동안에 파손되는 유리 섬유로부터 유래되는 섬유 조각은 유리 버블과 접촉하게 되고 유리 버블을 파열시키는 것으로 생각된다. 대조적으로, 본 구현예에서, 유리 섬유의 파손이 종래의 방법과 비교하여 저해되기 때문에, 유리 버블의 파손 또한 저해되는 것으로 생각된다.
따라서, 이 구현예의 복합 물질이 제작되었으며, 따라서, 복합 물질 내의 유리 섬유 중 적어도 70%는 섬유 길이가 1.0 mm 이상이며, 복합 물질은 중앙 직경이 10 μm 이상 내지 40 μm 이하인 유리 버블을 가진다. 따라서, 이들 특징을 갖춘 이 구현예의 복합 물질은 중량 절약 및 기계적 특성 둘 모두의 향상(특히, 저온에서의 향상된 내충격성)을 달성하는 우수한 효과를 가진다.
이 구현예의 복합 물질을 포함하는 다양한 성분들은 하기에 상세히 기술될 것이다.
매트릭스 수지는 유리 섬유 및 유리 버블을 지지하는 베이스 물질이다. 매트릭스 수지는 복합 물질의 적용에 따라 다양한 수지들로부터 적절하게 선택될 수 있다.
용융-니딩을 통해 유리 섬유 및 유리 버블의 분산을 촉진하는 관점에서, 매트릭스 수지는 열가소성 수지인 것이 바람직하다.
바람직한 매트릭스 수지의 예로는, 폴리올레핀 수지(예, 고밀도 폴리에틸렌 수지(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌 수지(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE), 폴리프로필렌 수지(PP)), 폴리올레핀 코폴리머 수지(예, 에틸렌-부텐 수지, 에틸렌-옥텐 수지, 에틸렌 비닐 알코올 수지), 폴리스티렌 수지, 폴리스티렌 코폴리머 수지(예, 내충격성 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴 부타다이엔 스티렌 코폴리머 수지), 폴리아크릴레이트 수지, 폴리메타크릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지(PVC), 플루오로폴리머 수지, 액정 폴리머 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르 이미드 수지, 폴리페닐렌 설파이드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리페닐렌 옥사이드 수지, 폴리우레탄 수지, 열가소성 엘라스토머 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 우레아 수지 및 비닐에스테르 수지를 포함한다. 부가적으로, 매트릭스 수지는 상기 유형들 중 임의의 유형을 사용할 수 있거나, 2가지 이상의 조합을 사용할 수 있다.
매트릭스 수지는 바람직하게는 폴리프로필렌 수지를 포함한다.
매트릭스 수지의 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로, 바람직하게는 50 질량% 내지 95 질량%, 보다 바람직하게는 55 질량% 내지 91 질량%이다.
유리 섬유는 용융되고, 연신되며 섬유 모양으로 형성된 유리이다. 이 구현예에서, 복합 물질에 함유된 유리 섬유 중 적어도 70%(바람직하게는 적어도 74%)는 섬유 길이가 1.0 mm 이상이다.
상기 기술된 바와 같이, 복합 물질에서 유리 섬유 중 일부 또는 모두는 보편적으로, 유리 섬유가 매트릭스 수지에 분산되는 경우 파손되며, 혼합되기 전에 이의 섬유 길이가 단축된다. 파손도를 조정하여, 유리 버블이 특정한 중앙 직경을 가지는 것과 더불어 섬유 길이가 1.0 mm 이상인 유리 섬유가 모든 유리 섬유 중 적어도 70%를 포함함으로써, 이 구현예는 상기 기술된 우수한 효과를 가질 수 있다.
모든 유리 섬유(섬유 계수 백분율)에 대해 섬유 길이가 1.0 mm 이상인 유리 섬유의 비율은 하기 방법에 의해 측정될 수 있다. 우선, 복합 물질로부터 제조된 시험 조각을 태우고, 유리 섬유 및 유리 버블을 회분으로서 수집한다. 다음, 이 회분 약 1 g을 물 약 300 mL에 첨가하고, 초음파 분산을 수행한다. 밀도차로 인해, 이 초음파 분산은 유리 섬유를 침전시키고, 유리 버블이 물 표면 상에 부유하게 하며, 이곳에서 유리 버블만 제거된다. 이 작업을 복수 회 반복함으로써 유리 버블을 제거한 후, 다량의 유리 섬유를 슬라이드 유리로 옮기고 건조한다. 건조 후, 유리 섬유의 길이를 디지털 현미경 관찰에 의해 측정하고, 이로써, 섬유 길이가 1.0 mm 이상인 유리 섬유의 백분율을 확인할 수 있다(예, 100개의 유리 섬유 중 섬유 길이가 1.0 mm 이상인 유리 섬유의 개수는 섬유 길이가 1.0 mm 이상인 유리 섬유의 비율(%)로서 간주될 수 있음).
또한, 유리 섬유 중 적어도 50%는 섬유 길이가 1.5 mm 이상인 것이 바람직하다. 모든 유리 섬유에 대해 섬유 길이가 1.5 mm 이상인 유리 섬유의 비율은 바람직하게는 50% 이상이다.
복합 물질에서 유리 섬유의 섬유 길이의 상한은 특별히 제한되어 있지 않지만, 예를 들어, 8 mm 이하일 수 있다. 나아가, 복합 물질에서 유리 섬유의 섬유 길이의 상한은 혼합 전 유리 섬유의 섬유 길이일 수 있다.
유리 섬유의 섬유 직경은 예를 들어, 5 ㎛ 이상일 수 있거나, 10 ㎛ 이상일 수 있다. 부가적으로, 유리 섬유의 섬유 직경은 예를 들어, 30 ㎛ 이하일 수 있거나, 20 ㎛ 이하일 수 있다.
유리 섬유의 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로, 바람직하게는 1 질량% 이상, 보다 바람직하게는 2 질량% 이상, 보다 더 바람직하게는 3 질량% 이상이다. 부가적으로, 유리 섬유의 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로, 바람직하게는 40 질량% 이하, 보다 바람직하게는 35 질량% 이하, 보다 더 바람직하게는 30 질량% 이하이다. 충분한 기계적 특성은 유리 섬유의 함량을 1 질량% 이상으로 가짐으로써 확실히 수득될 수 있다. 또한, 충분한 중량 절약 효과가 보다 확실하게 수득될 수 있으며, 우수한 성형성은 유리 섬유 함량을 40 질량% 이하로 가짐으로써 유지될 수 있다. 즉, 유리 섬유의 함량을 상기 언급된 범위 내로 가지면, 중량 절약 및 기계적 특성 면에서 훨씬 더 큰 향상이 달성된다.
유리 버블은 중공성, 구형 유리 입자이다. 유리 버블이 저밀도를 가지기 때문에, 복합 물질의 밀도는 감소될 수 있으며, 보다 경량으로 제조될 수 있다.
유리 버블의 중앙 직경은 10 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하이다. 상기 기술된 특정한 유리 섬유와 조합된 이러한 종류의 유리 버블은 상기 기술된 우수한 효과를 수득할 수 있게 한다.
유리 버블의 중앙 직경은 바람직하게는 10 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 15 ㎛ 이상이다. 부가적으로, 유리 버블의 중앙 직경은 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 30 ㎛ 이하이다.
나아가, 본 명세서에서, 중앙 직경은, 유리 버블을 이의 입자 직경에 의해 둘로 나눌 때, 입자 직경이 이 입자 직경보다 작은 유리 버블의 부피가 입자 직경이 이 입자 직경보다 큰 유리 버블의 부피와 동일할 때의 입자 직경을 지칭한다. 유리 버블의 중앙 직경은 예를 들어, Partica LA-950V2 레이저 회절/산란 입자 직경 분포 측정 장치(Horiba, Ltd.(일본 교토시 교토후)에 의해 측정될 수 있다.
유리 버블의 90%-부피 잔류 압축 강도는 바람직하게는 50 MPa 이상, 보다 바람직하게는 100 MPa 이상이다. 90%-부피 잔류 압축 강도가 50 MPa 미만인 경우, 유리 버블은 용융-니딩 동안에 파열에 취약한 경향이 있다. 90%-부피 잔류 압축 강도가 50 MPa 이상인 경우, 유리 버블의 파열은, 섬유 길이가 1.0 mm 이상인 유리 섬유 중 적어도 70%가 복합 물질에서 훨씬 더 확연한 중량 절약을 실현하도록, 제조 동안에 니딩에서 충분히 저해될 수 있다.
부가적으로, 유리 버블의 90%-부피 잔류 압축 강도는 바람직하게는 300 MPa 이하, 보다 더 바람직하게는 200 MPa 이하이다. 90% 잔류 압축 강도가 300 MPa를 초과하는 경우, 유리 버블의 유리 두께 증가로 인해 중량 절약 효과가 충분히 수득되지 않는 경우들이 있다. 부가적으로, 제조 동안에 니딩에서 유리 버블의 파열은, 90%-부피 잔류 압축 강도가 300 MPa 이하인 경우, 이 구현예의 복합 물질에서 충분히 저해될 수 있다.
나아가, 본 명세서에서 유리 버블의 90%-부피 잔류 압축 강도는 ASTMD 3102-78(1982년 에디션)에 따라 글리세롤을 사용한 측정에 의해 수득되는 값이다. 보다 분명하게는, 측정 검체를, 명시된 양의 유리 버블을 글리세롤과 혼합하고, 이를 밀봉하여 공기가 침투되지 않도록 함으로써 제조하며, 그런 다음, 측정 검체를 시험 챔버에 둔다. 다음, 측정 검체에서 유리 버블의 부피 변화를 압력을 서서히 증가시키면서 관찰하고, 그런 다음, 측정 검체에서 유리 버블의 잔류 부피가 90 부피%에 도달할 때(10 부피%가 파열되었을 때)의 압력을 측정하며, 이 압력을 90%-부피 잔류 압축 강도로서 간주한다.
유리 버블의 참밀도는 바람직하게는 0.3 g/㎤ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.4 g/㎤이다. 유리 버블의 참밀도가 0.3 g/㎤ 이상인 경우, 유리 버블은 파열되기 더 어려우며, 상기 기술된 적절한 압축 강도를 수득하기가 더 용이해진다.
부가적으로, 중량 절약 효과를 보다 효과적으로 수득하기 위해서는, 유리 버블의 참밀도는 0.9 g/㎤ 미만, 보다 바람직하게는 0.6 g/㎤ 이하인 것이 바람직하다.
나아가, 본 명세서에서 유리 버블의 참밀도는 ASTMD 2856-94: 1998년 에디션에 따라 측정된 참밀도이며, 예를 들어, Accupyc II 1340 건조형의 자동화된 참밀도측정계(Shimadzu Corp.(일본 교토시 교토후)를 사용하여 측정될 수 있다.
유리 버블의 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로, 바람직하게는 1 질량% 이상, 보다 바람직하게는 2 질량% 이상, 보다 더 바람직하게는 3 질량% 이상이다. 부가적으로, 유리 버블의 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로, 바람직하게는 40 질량% 이하, 보다 바람직하게는 30 질량% 이하, 보다 더 바람직하게는 15 질량% 이하이다. 충분한 중량 절약 효과는 유리 버블의 함량을 1 질량% 이상으로 가짐으로써 확실히 수득될 수 있다. 부가적으로, 유리 버블의 함량을 40 질량% 이하로 가지는 것은, 예를 들어 유리 버블들 간의 충격으로 인한 유리 버블의 파열을 저해하며, 본원에 기술된 기술적 효과를 보다 효과적으로 수득하고 훨씬 더 양호한 품질의 성형 물품을 실현할 수 있게 한다.
유리 섬유 CF의 함량에 대한 유리 버블 CB의 함량의 질량비 CB/CF는 0.1 이상 내지 10 이하인 것이 바람직하다. 저온에서 훨씬 더 양호한 내충격성을 가진 복합 물질은, 상기 언급된 특정한 유리 섬유 및 유리 버블을 이러한 질량비로 함유함으로써 수득된다. CB/CF 비율은 바람직하게는 0.2 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상이다. 부가적으로, CB/CF 비율은 바람직하게는 8 이하, 보다 바람직하게는 4 이하이다. 따라서, 상기 효과들은 훨씬 더 두드러지게 달성될 수 있다.
이 구현예의 복합 물질은 예를 들어, 유리 섬유의 섬유 다발이 베이스 수지 및 유리 버블을 함유하는 수지 물질로 함침된 수지 펠렛을 용유-니딩함으로써 수득될 수 있다. 이러한 종류의 용융-니딩은 유리 섬유가 이의 긴 섬유 길이를 유지하면서도 복합 물질 내로 분산되게 할 수 있다. 따라서, 훨씬 더 양호한 기계적 특성(특히 저온에서의 내충격성)은 이러한 방식으로 수득된 복합 물질을 사용하여 수득된다.
본원에서, 수지 펠렛은 예를 들어, 유리 섬유 다발을 연신하는 동안, 연속적인 유리 섬유 다발을 베이스 수지로 함침시키고, 이를 섬유 방향에 직각인 방향에서 원하는 길이로 절단함으로써 수득될 수 있다. 이러한 방식으로 수득되는 수지 펠렛은, 약 동일한 섬유 길이(절단 시, 상기 언급된 원하는 길이)를 가진 복수의 유리 섬유로부터 제조된 섬유 다발이 베이스 수지로 함침된 구조를 가질 수 있다.
베이스 수지는 수지 물질을 사용하여 용융-니딩될 수 있는 한, 구체적으로 제한되지는 않으며, 예를 들어, 상기 기술된 매트릭스 수지와 유사한 수지가 사용될 수 있다.
부가적으로, 이 구현예의 복합 물질은, 수지 펠렛 및 수지 물질을 용융-니딩한 생성물을 압출 성형함으로써 수득되는 것일 수 있다. 이러한 종류의 압출 성형은, 섬유 길이가 긴 다량의 유리 섬유가 복합 물질에 분산되는 상태로, 복합 물질을 쉽게 성형할 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 수득되는 복합 물질은 원하는 모양으로 성형될 수 있으며, 훨씬 더 우수한 기계적 특성(특히, 저온에서의 내충격성)을 가질 수 있다.
수지 펠렛 및 수지 물질의 용융-니딩 및 압출 성형 조건은, 생성되는 복합 물질에서 유리 섬유 중 적어도 70%의 섬유 길이가 1.0 mm 이상이 되도록 적절하게 조정될 수 있다.
용융-니딩 및 압출 성형은 예를 들어, 보편적으로 공지된 사출 성형 기계(예, Nissei Plastic Industrial Co., Ltd.(일본 사카키정 하니시나군 나가노현)에 의해 제조된 FNX140)를 사용하여 수행될 수 있다. 부가적으로, 예를 들어, 매트릭스 수지가 폴리프로필렌 수지인 경우, 이들 조건은 약 230℃의 실린더 온도, 약 230℃의 수지 온도, 약 50℃의 다이 온도, 약 10 mm/s의 충진 속도 및 약 80 rpm의 스크류 회전수일 수 있다.
이 구현예에서, 수지 물질은 저밀도이며, 우수한 굽힘 강도, 굴곡 탄성율, 인장 강도 및 내충격성(특히 저온에서의 내충격성)을 가진다. 따라서, 이 구현예의 수지 물질은 저밀도, 강도 및 충격 특성의 양호한 균형을 요구하는 적용들에서 광범위하게 사용될 수 있다.
이 구현예의 수지 물질은 자동차 부품, 가전제품, 일용품, 가정용 전자기기, 용기, 팔레트, 그릇 등과 같은 적용에서 적절하게 사용될 수 있으며, 특히 자동차 부품용으로 적절하게 사용될 수 있다.
자동차 부품의 예는 엔진 부분, 섀시 부분(chassis part), 외장 및 자동차 차체 부분, 및 내장 부분이다.
즉, 이 구현예의 수지 물질은 예를 들어, 통풍관에서 엔진 부분, 레조네이터(resonator), 공기 청정기 케이스, 벨트 커버, 엔진 커버, 엔진 하부 커버 등으로서 사용될 수 있다.
이 구현예의 수지 물질은 또한, 예를 들어, 브레이크 마스터 실린더에서 섀시 부분 등으로서 사용될 수 있다.
이 구현예의 수지 물질은 또한, 예를 들어, 범퍼, 사이드 가드 몰딩, 헤드램프 하우징, 머드 가드, 펜더 프로텍터, 윈도우 워셔 탱크, 실 스포일러, 에어 컨디셔너 케이스, 에어 컨디셔너관, 모터 팬, 팬 슈라우드(fan shroud), 킥 플레이트, 프론트 엔드 모듈, 백 도어 인테리어 등에서 외장 및 자동차 차체 부품으로서 사용될 수 있다.
이 구현예의 수지 물질은 또한, 예를 들어, 계기판, 콘솔 박스, 글러브 박스, 도어 트림, 필러 트림, 컬럼 시프트 커버, 미터 하우징, 트렁크 트림, 차광판, 배터리 케이스 등에서 내장용 부분으로서 사용될 수 있다.
일 구현예의 성형된 물품은 복합 물질을 포함한다. 이러한 성형 물품이 상기 언급된 복합 물질들 중 하나를 이용하기 때문에, 성형된 물품은 중량 절약을 허용하며, 우수한 기계적 특성을 가진다. 부가적으로, 이러한 성형된 물품의 복합 물질이 특히 저온에서 양호한 내충격성을 가지기 때문에, 성형된 물품은 자동차 부품 등에서와 같이 저온 환경에서 사용될 것으로 추정되는 적용에 적절하게 사용될 수 있다.
이 구현예의 성형된 물품은 상기 언급된 자동차 부품, 가전제품, 일용품, 가정용 전자기기, 용기, 팔레트, 그릇 등으로서 적절하게 사용될 수 있다.
적합한 구현예는 상기에서 기술되었지만, 본 출원은 상기 언급된 구현예들로 제한되지 않는다.
예를 들어, 본 출원의 일 측면은, 유리 섬유 중 적어도 70%의 섬유 길이가 1.0 mm 이상인 복합 물질의 저온에서의 내충격성을 향상시키는 방법이다.
본 출원의 또 다른 측면은, 유리 섬유 중 적어도 70%의 섬유 길이가 1.0 mm 이상이 되도록, 용융-니딩된 복합 물질의 제조된 물질이다.
실시예들
작업 실시예 및 비교예의 물질들을 하기 나타낸 방법에 의해 획득하였다.
폴리프로필렌(블록 코폴리머)(1,326 MPa 굴곡 탄성율, 8.8 kJ/m2(23℃) 샤르피(Charpy) 충격 강도, 0.9 g/㎤ 밀도)을 Sumitomo Chemical Co., Ltd.(일본 도쿄 쥬오구)(제품명: AZ864)로부터 성분 A로서 획득하였다.
폴리프로필렌 성분 A를 하기 기술된 성분 G(밀도 0.7 g/㎤)의 유리 버블과 함께 용융-니딩함으로써 제조된 복합 물질을 성분 B로서 제조하였다.
폴리프로필렌(블록 코폴리머) 및 유리 섬유(60 질량%의 유리 섬유, 6 mm의 절단 길이, 약 10 ㎛의 필라멘트 직경, 연속적인 섬유(조방사(roving))의 복합 물질을 Owens Corning Japan LLC(일본 도쿄 미나토구)(제품명: LP6010-L8)로부터 성분 A로서 획득하였다.
폴리프로필렌 성분 A를 하기 기술된 성분 F의 유리 섬유와 함께 용융-니딩함으로써 제조된 복합 물질을 성분 D로서 제조하였다.
폴리프로필렌(블록 코폴리머) 및 유리 섬유(30 질량%의 유리 섬유, 0.3 mm의 절단 길이, 약 10 ㎛의 필라멘트 직경)의 복합 물질을 Prime Polymer Co., Ltd.(일본 도쿄 미나토구)(제품명: Prime Polypro R-350G)로부터 성분 E로서 획득하였다.
유리 섬유(3 mm의 절단 길이, 10 ㎛의 필라멘트 직경, 유리 분쇄된 가닥)를 Nitto Boseki Co., Ltd.(일본 후쿠오카시 후코오카현)로부터 성분 F로서 획득하였다.
유리 버블(0.46 g/㎤의 참밀도, 110 MPa의 90%-부피 잔류 압축 강도, 20 ㎛의 중앙 직경)을 Sumitomo-3M(일본 사가미하라시 카나가와현)(제품명: 3M™ 유리 버블 iM16K)로부터 성분 G로서 획득하였다.
실시예 1 내지 실시예 8, 비교예 1 내지 비교예 3, 참조예 1
성분 A 내지 성분 E의 펠렛을 표 1 및 표 2에 열거된 혼합비(질량%)로 균일하게 건조-블렌딩하고, 이후, 압출 성형 기계(FNX140; Nissei Plastic Industrial Co., Ltd.(일본 사카키정 하니시나군 나가노현)에 의해 제조)로 충진하고, 하기의 조건하에 용융-니딩하고 압출 성형하여, 복합 물질로부터 제조되는 시험 조각을 제조하였다. 하기의 방법을 사용하여, 생성되는 시험 조각의, 모든 유리 섬유에 대해 섬유 길이가 1.0 mm 이상, 1.5 mm 이상, 및 2.0 mm 이상인 유리 섬유의 백분율, 밀도, 굽힘 강도, 굴곡 탄성율, 인장 강도, 실온(23℃)에서의 내충격성 및 저온(-15℃)에서의 내충격성을 측정하였다. 수득된 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다.
시험 조각 제조 방법
압출 성형 기계(FNX140; Nissei Plastic Industrial Co., Ltd.(일본 사카키정 하니시나군 나가노현)에 의해 제조)를 사용하여, ISO 0294-1: 1996년 에디션에서 규정된 성형 조건에 따라 230℃의 실린더 온도, 230℃의 수지 온도, 53℃의 다이 온도, 10 mm/s의 충진 속도 및 80 rpm의 스크류 회전수에서 용융-니딩 및 압출 성형을 수행하여, ISO 3167: 1993년 에디션에 따라 유형 A1의 4-mm 두께의 다목적 시험 조각을 제조하였다.
유리 섬유의 섬유 길이의 측정
시험 조각을 550℃에서 3시간 동안 태운 후, 유리 섬유 및 유리 버블을 회분으로서 수집하였다. 이 회분 약 1 g을 물 약 300 mL에 첨가하고, 초음파 분산을 수행하여, 유리 섬유와 유리 버블을 분리한다. 밀도차로 인해, 유리 섬유를 침전시키고, 유리 버블이 물 표면 상에 부유하게 하며, 이곳에서 유리 버블만 제거하였다. 그런 다음, 부가적인 물을 첨가하고, 다시 초음파 분산을 수행한 다음, 유리 버블만 제거하고, 그런 다음, 유리 버블이 물 표면에 더 이상 나타나지 않을 때까지, 여러 번 반복하였다. 그런 다음, 유리 섬유가 분산되어 있는 다량의 물을 슬라이드 유리로 옮기고, 물의 함량이 증발할 때까지 건조한다. 생성되는 검체를 디지털 현미경 하에 30배 배율에서 관찰하고, 100개의 무작위로 선택된 유리 섬유의 잔류 길이를 측정하였다. 100개의 유리 섬유 중 섬유 길이가 1.0 mm 이상, 1.5 mm 이상 및 2.0 mm 이상인 유리 섬유의 개수를 확인하고, %로서 표현하였다.
밀도의 측정
시험 조각의 밀도를 ISO 1183: 1987년 에디션에 따라 측정하였다.
굽힘 강도의 측정
시험 조각의 굽힘 강도를 ISO 178: 2003년 에디션에 따라 측정하였다.
굴곡 탄성율의 측정
시험 조각의 굴곡 탄성율을 ISO 178: 2003년 에디션에 따라 측정하였다.
인장 강도의 측정
시험 조각의 인장 강도를 ISO 527-1 및 ISO 527-2: 1993년 에디션에 따라 측정하였다.
실온(23℃)에서 충격 강도의 측정
23℃에서 시험 조각의 샤르피 충격 강도를 ISO 179: 2010년 에디션에 따라 1eA(유형 A 노치)에서 측정하였다.
저온(-15℃)에서 충격 강도의 측정.
-15℃에서 시험 조각의 샤르피 충격 강도를 ISO 179: 2010년 에디션에 따라 1eA(유형 A 노치)에서 측정하였다.
[표 1]
Figure 112015114951214-pct00001
[표 2]
Figure 112015114951214-pct00002
[표 3]
Figure 112015114951214-pct00003
[표 4]
Figure 112015114951214-pct00004

Claims (10)

  1. 복합 물질의 총 질량을 기준으로, 55 질량% 내지 91 질량%의 폴리프로필렌 매트릭스 수지, 및 매트릭스 수지에 분산되는 유리 섬유 및 유리 버블을 포함하는 복합 물질로서,
    유리 섬유 중 적어도 70%는 섬유 길이가 1.0 mm 이상이고,
    유리 버블의 중앙 직경은 10 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하이고,
    유리 버블의 90%-부피 잔류 압축 강도는 50 MPa 이상인, 복합 물질.
  2. 제1항에 있어서, 유리 버블의 함량 CB 및 유리 섬유의 함량 CF를 가지며, CB/CF의 질량비는 0.1 이상 내지 10 이하인, 복합 물질.
  3. 제1항에 있어서, 유리 버블의 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로, 1 질량% 이상 내지 30 질량% 이하인, 복합 물질.
  4. 제1항에 있어서, 유리 버블의 참밀도는 0.3 g/㎤ 이상 내지 0.9 g/㎤ 미만인, 복합 물질.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016104306A1 (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 クラレプラスチックス株式会社 熱可塑性樹脂組成物
CN106832578A (zh) * 2016-12-30 2017-06-13 芜湖天鸿汽车零部件有限公司 一种具有阻燃效果的汽车蓄电池箱体材料及其制备方法
EP3635046A4 (en) * 2017-06-02 2020-12-23 3M Innovative Properties Company THERMOPLASTIC COMPOSITE, PROCESS FOR MANUFACTURING THERMOPLASTIC COMPOSITE AND INJECTION MOLDED PRODUCT

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012033810A1 (en) 2010-09-08 2012-03-15 3M Innovative Properties Company Glass bubbles, composites therefrom, and method of making glass bubbles
JP2012533672A (ja) 2009-07-20 2012-12-27 ミュン ホ カン 金属質感成形品用合成樹脂組成物とこれを利用した射出成形方法及び成形品

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2723330B2 (ja) * 1990-03-30 1998-03-09 ポリプラスチックス 株式会社 軽量化ランプリフレクター
EP0552789B1 (en) * 1992-01-24 1996-05-08 Takeda Chemical Industries, Ltd. Unsaturated polyester resin compositions, molding materials, and molded products
JPH06256569A (ja) * 1993-03-02 1994-09-13 Idemitsu Petrochem Co Ltd ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物
JPH06345953A (ja) * 1993-06-10 1994-12-20 Asahi Chem Ind Co Ltd 軽量強化樹脂組成物
CN1110216A (zh) * 1993-11-25 1995-10-18 龙烜华 特种不饱和聚酯模塑料及其制造方法
CN1105044A (zh) * 1994-01-06 1995-07-12 安顺企业股份有限公司 一种轻质不燃性材料
US5532280A (en) * 1995-05-01 1996-07-02 Conix Canada (Polycon Division) Process for the production of lightweight polyurethane moldings
US6042936A (en) * 1997-09-23 2000-03-28 Fibermark, Inc. Microsphere containing circuit board paper
TW557315B (en) * 1998-03-27 2003-10-11 Azdel Inc Filled composite material
JP2005047970A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Tosoh Corp ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物
KR20070004756A (ko) * 2004-03-22 2007-01-09 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 충전된 섬유로 강화된 열가소성 복합재
JP4989918B2 (ja) * 2005-05-23 2012-08-01 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 全芳香族液晶ポリエステル樹脂組成物および光ピックアップレンズホルダー
JP4681382B2 (ja) 2005-07-28 2011-05-11 帝人化成株式会社 熱可塑性樹脂組成物
JP5057879B2 (ja) 2007-07-26 2012-10-24 ジャパンコンポジット株式会社 成形材料及び成形品
US10005905B2 (en) * 2011-01-14 2018-06-26 Toray Industries, Inc. Molding material, prepreg, fiber-reinforced composite material, fiber-reinforced composite material laminate, and process for production of fiber-reinforced molding base material
JP2013010847A (ja) * 2011-06-29 2013-01-17 Toray Ind Inc 炭素繊維強化樹脂組成物およびその成形品

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012533672A (ja) 2009-07-20 2012-12-27 ミュン ホ カン 金属質感成形品用合成樹脂組成物とこれを利用した射出成形方法及び成形品
WO2012033810A1 (en) 2010-09-08 2012-03-15 3M Innovative Properties Company Glass bubbles, composites therefrom, and method of making glass bubbles

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